Zespół 3	Katarzyna Fornalska	Grupa 11 IŚ
E 12	Dysocjacja elektrolityczna

Wprowadzenie

Ilość substancji wydzielających się w czasie elektrolizy na elektrodach określona jest prawami, które w drodze eksperymentalnej zostały ustalone przez Faradaya.

I prawo Faradaya : Podczas elektrolizy, w czasie Δt, na elektrodach woltamertu wydzielają się ilości substancji o masach m wprost proporcjonalnych do ładunku Δq, przeniesionego w tym czasie przez elektrolit:

m = k Δ q

wiemy, że Δq =I Δt, więc

m = k I Δt

gdzie I - natęZenie prądu, k - współczynnik proporcjonalności.

Współczynnik ten jest zależny od rodzaju wydzielającej się substancji, natomiast niezależny jest od stężenia rostworu, od kształtu i od wzajemnej odległości elektrod oraz od tem. Roztworu. Współczynnik k nosi nazwę równoważanika elektrochemicznego danej substancji. Liczbowo jest on równy masie substancji wydzielonej przez prąd o natężeniu 1 ampera w czasie 1 sekundy.

Równoważnik elektrochemiczny można również interpretować na gruncie rozważań molekularnych. Jeżeli oznaczamy masę pojedyńczego jonu m',jego ładunek przez e oraz liczbę wydzielonych jonów przez N, to wówczas zachodzą następujące zależności: masa wydzielonej substancji m=Nm' oraz przeniesiony ładunek Δq=Ne. Podstawiając te wartości do I prawa Faradaya otrzymujemy:

N m' = k N e

z czego wynika, że

k = m' / e

Jeden ze sposobów pomiaru ładunku elementarnego e polega na wykorzystaniu tej zależności. Mając znaną masą jednego jonu oraz wyznaczony na podstawie elektrolizy równoważnik elektrochemiczny k, możemy w myśl tej zależnosci wyliczyć ładunek elementarny.

II prawo Faradaya : ten sam prąd ( takie samo natężenie i ten sam czas przepływu ) wydziela z różnych elektrolitów masy jonów proporcjonalne do równoważników chemicznych tych substancji

m₁ : m₂ :..... = R₁ : R₂ : .....

Równoważnikiem chemicznym nazywamy liczbę gramów tej substancji, równą A/w gdzie : A - masa atomowa albo cząsteczkowa jonu wydzielającego się na elektrodzie, w - wartościowość jonu, tj. liczba podająca, ile atomów wodoru może zastąpić lub związać w chemicznym związku dany jon.

Z I prawa elektrolizy wynika, że stosunek mas różnych jonów wydzielonych w czsie przepłuwu tego samego prądu można zastąpić stosunkiem równowarzników elektrochemicznych

m₁ = k₁ Δ q ; m₂ = k₂ Δ q ;

Wtakim razie

m₁ : m₂ :..... = k₁ : k₂ :....

uwzględniając ten związek między masami różnych jonów mamy

podstawę do wyrażenia II prawa elektrolizy również w postaci równania

k₁ : k₂ :.... = R₁ : R₂ : .....

Z II prawa Faradaja wynika, że na wydzielenie 1 równoważnika gramowego dowolnego jonu potrzebny jest taki sam ładunek ; ładunek ten nazywamy stałą Faradaya [F]. I prawo Faradaja dla masy R jednego

równoważnika gramowero wydzielonej substancji ma postać

R = k F

stąd stała Faradaya

F = - R / k

OPRACOWANIE WYNIKÓW POMIARÓW

Wykonane przez nas pomiary zamieściliśmy w tabeli wkonaliśmy również wykres.

Wynik z obliczeń dotyczą obliczeń stałej k oraz F :

obliczamy stałą k :

k= m / Δ q 233 / - 470 = - 0,4957

obliczamy stałą F :

R = 31,8

F = - R / k -31,8 / - 0,4975 = 64, 1459

RACHUNEK BŁĘDÓW

Wszystkie pomiary dokonane w ćwiczeniu obarczone są niestety błędami wynikającymi z dokładności używanych przyrządów pomiarowych oraz innych czynników jak np. użycie różnych przewodów połączeniowych.

Maksymalny dopuszczalny błąd pomiaru wyznacza się z zależności:

F = R / k = R ⋅ k^-1

ln F = ln R + ln k^-1 = ln R + ln k

d F / F = d k / k

ΔF / F = Δk / k

ΔF = F ⋅ Δk/ k

ΔF = 80529 ⋅ 0.00001 / 0.39464 = 2.0405